Разработка концентрированого молочного продукта с комбинированным углеводным составом

Актуальность. В настоящее время существуют различные тенденции по разнообразию рецептурного состава молочных продуктов, в том числе концентрированных молочных продуктов (КМП) с сахаром. Основным недостатком концентрированных молочных продуктов является повышенное содержание в них сахара, которое составляет 43,5‒46%. Поэтому одной из тенденций совершенствования производства КМП является снижение в этих продуктах сахарозы путем ее замены на различные сахарозаменители [1-4]. Альтернативная замена традиционного консерванта позволяет придать продуктам профилактические качества, расширить ассортимент продуктов и повысить их конкурентоспособность. Так, например, в качестве сахарозаменителя известно использование солодового экстракта [5, 6] или патоки крахмальной [7-9]. Однако патока крахмальная обладает более низкой сладостью, так как в ней содержится в основном глюкоза, коэффициент сладости которой составляет 0,6 [10]. Для восполнения привычной сладости предлагается введение в продукт натурального сахарозаменителя – стевиозида [11].

При формировании качества проектируемых консервированных молочных продуктов они должны удовлетворять органолептическим показателям согласно [12-14].

Целью работы является исследование влияния стевиозида и патоки крахмальной на органолептические показатели качества концентрированного молочного продукта.

Объектом исследований явился концентрированный молочный продукт, выработанный с частичной долей замены сахара патокой крахмальной и с добавкой стевиозида.

Для обоснования концентраций вводимых в продукт сахарозаменителей был спланирован двухфакторный двухуровневый эксперимент, в котором входными параметрами были выбраны концентрация патоки - (Х1) и концентрация добавки стевиозида - (Х2), а в качестве выходного параметра (отклика) - органолептические показатели (У). В качестве источника стевиозида была использована добавка со сладостью 4 ед.

В таблице 1 приведены значения верхнего и нижнего уровней параметров (факторов) и интервал варьирования.

Таблица 1. Значения уровней и интервалов варьирования

Наименование фактора	+1	0	-1	Интервал варьирования
Доля замены сахара патокой,%	40	30	20	10
Массовая доля стевиози-да, %	12	9	6	3

Затем был составлен план полного факторного эксперимента (ПФЭ) и представлен в таблице 2 .

Таблица 2. План ПФЭ в кодированном и натуральном выражении факторов

№ опыта	х0	х1	х2	х1·х2	Доля замены сахара патокой,%	Массовая доля стевиозида, %
1	_+	_+	1+	_+	40	12
2	1+______	–	+	–	20	12

№ опыта	х0	х1	х2	х1·х2	Доля замены сахара патокой,%	Массовая доля стевиозида, %
3	_+	_+	–	–	40	6
4		–	-		20	6

Далее на основании полученных данных была составлена рецептура ( табл. 3) .

Таблица 3. Рецептура концентрированного молочного продукта 8,5 % жирности с комбинированным углеводным составом в кг на 1000 кг готового продукта без учета потерь

Наименование компонентов	Опыт №1	Опыт №2	Опыт №3	Опыт №4
Сухое обезжиренное молоко (СВ=95%; Ж= 1,5%)	230	230	230	230
Масло «Крестьянское», Ж=72,5%	114,1	114,1	114,1	114,1
Сахар, 99,86 % сухих ве-ществ,99,75 % сахарозы	261	348	261	348
Патока крахмальная, СВ=78%	174	87	174	87
Стевиозид в виде добавки (СВ=100%), сладость 4 ед.	12	12	6	6
Вода	208,7	208,7	214,7	214,7
Лактоза мелкокристаллическая	0,2	0,2	0,2	0,2

По разработанной рецептуре была проведена выработка продукта. Технология выработки осуществлялась согласно схеме, представленной на рисунке .

Приемка компонентов

↓

Восстановление сухого обезжиренного молока

↓

Внесение расплавленного сливочного масла , температура 60±20С, перемешивание, гомогенезация при 10-12МПа

↓

Внесение сахара, стевиозида и крахмальной патоки температура 80±20С

↓

Пастеризация смеси, (88 ± 2)°С в течение 10 минут

↓

Охлаждение смеси при постоянном перемешивании от 600С до (35±2)0С со скоростью 1 градус в минуту

↓

Внесение затравки при температуре (34±3)0С в количестве 0,02%.

↓

Охлаждение продукта до температуры (20±2)0С при постоянном перемешивании

↓

Фасование продукта

↓

Хранение продукта

Технологическая схема производства концентрированного молочного продукта с частичной заменой сахарозы на крахмальную патоку и стевиозид

После приемки сырьевых компонентов осуществляют восстановление сухого обезжиренного молока при 40-45°С. Для проведения нормализации смесь нагревают и добавляют сливочное масло. Затем смесь перемешивают, проводят гомогенезацию при давлении 10-12 МПа. После нагрева смеси до 80±20С вносят сахар-песок, патоку и добавку стевиозида.

Для удаления вредной микрофлоры проводят пастеризацию при ( 88 ± 2) °С в течение 10 минут.

Затем проводят кристаллизацию лактозы. Для этого смесь охлаждают до температуры усиленной кристаллизации и вносят затравку в виде мелкокристаллического порошка лактозы. Дальнейшее охлаждение проводят до 20°С.

В выработанных образцах определялись органолептические показатели:

• -    внешний вид, цвет;

• -    запах, вкус, аромат;

• -    структура, консистенция.

Для сравнительной оценки органолептических показателей четырех образцов использовался метод ранжирования параметров.

Этот метод заключается в том, что параметры располагаются (ранжируются) в порядке убывания вносимого ими вклада. Вклад каждого показателя оценивается по величине ранга (места), который ему отводится экспертом, с учетом предполагаемого влияния на параметры процесса.

Результаты ранжирования органолептических показателей качества четырех образцов по пяти экспертам представлены в таблице 4 .

Таблица 4. Результаты ранжирования органолептических показателей качества образцов КМП

Эксперт	Номер образца
	№1	№2	№3	№4
1	4	3	1	2
2	4	2	1	3
3	3	4	1	2
4	3	4	2	1
5	4	3	2	1
∑	18	16	7	9
∆a	5,5	3,5	-5,5	-3,5
∆a2	30,25	12,25	30,25	12,25

Обработка результатов экспертизы

Введем обозначения:

i – параметры (образцы), i=1,…k;

j ‒ эксперты, j=1,…m.

Определяем сумму рангов по каждому параметру (образцу):

где aij ‒ ранг i-го параметра j-экспертом.

Затем рассчитываем разницу между этой суммой и средней суммой рангов:

Ymn     —- aij - к = ∆a.

После этого определяем сумму квадратов отклонений:

S= ^ ^(Да)2

Затем рассчитываем коэффициент конкордации:

12S

W= m²(k³-k)-mXTj

,

где 27} =          ,

.      a                   ™

J ‒ число одинаковых рангов в j-ранжировании.

Коэффициент конкордации изменяется в пределах W=0÷1.

Результаты расчетов

Среднее значение:

_ s^j x=     =12,5.

Сумма квадратов отклонений: S=∑(∆ ^aij )2=85.

Коэффициент конкордации составит:

t УТ-

W= 12*85/1500=0,68 при ' =0;      =0.

Использовать коэффициент конкордации W можно только после оценки его значимости. Для оценки значимости воспользуемся критерием Пирсона χ2:

12S mlctk+l^-^-X^Tj — 1 Л Э χ2расч =               =10,2.

При числе степеней свободы f=k-1=4-1=3 табличное значение составило χ2табл=7,815 [15, 16]. Поскольку χ2расч> χ2табл, то согласованность во мнениях экспертов не случайна.

Чем меньше сумма рангов данного образца, тем выше его органолептические показатели качества. Например, все исследуемые образцы располагаются в порядке убывания их органолептических показателей качества следующим образом: №3, №4, №2, №1 (см. табл. 4).

Отсюда следует, что наилучшими органолептическими показателями обла- дает образец №3, в котором массовая доля замены сахара патокой крахмальной составила 40% и доля добавки стевиозида – 6%.

Выводы

• 1.    Анализ проведенных исследований показывает, что стевиозид может быть рекомендован в качестве сахарозаменителя в производстве концентрированных молочных продуктов с сахаром.

• 2.    Все исследуемые образцы по органолептическим показателям качества находятся в соответствии с требованиями нормативной документации на проектируемый продукт.

• 3.    Наилучшими органолептическими показателями обладает образец, в котором массовая доля замены сахара патокой крахмальной – составила 40% и доля добавки стевиозида – 6%.

• 3.    Продукт обладает профилактическими свойствами за счет снижения в нем содержания сахара.